鐵氧化物微波場(chǎng)中升溫行為及其煤基直接還原研究.pdf

1、隨著世界鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展,以高爐為主導(dǎo)的煉鐵流程已經(jīng)發(fā)展到鼎盛時(shí)期,具有技術(shù)成熟、生產(chǎn)能力大、效率高等優(yōu)點(diǎn),但是由于其流程長(zhǎng)、投資大、能耗高、污染重等缺點(diǎn),在焦煤短缺、價(jià)格昂貴的當(dāng)今世界,開(kāi)發(fā)清潔、高效的非高爐煉鐵工藝已成為當(dāng)務(wù)之急。本論文進(jìn)行了鐵氧化物微波場(chǎng)中升溫行為及其煤基直接還原基礎(chǔ)研究,為開(kāi)發(fā)微波加熱氧化球團(tuán)煤基直接還原新工藝提供理論指導(dǎo)。
　　 與傳統(tǒng)加熱方式不同,微波加熱是利用電磁場(chǎng)中冶金物料的介電損耗和磁損耗使物

2、料整體加熱。升溫試驗(yàn)結(jié)果表明:鐵及其氧化物粉末和團(tuán)塊都是良好的微波吸收體,并且團(tuán)塊在微波場(chǎng)中的升溫快于粉末的升溫,它們?cè)谖⒉▓?chǎng)中的升溫可分為前后兩個(gè)階段——快速升溫階段和緩慢升溫階段,前段升溫速率順序?yàn)?Fe3O4＞FeO＞Fe＞Fe2O3。其中Fe2O3粉末和團(tuán)塊前段升溫緩慢,后段升溫速度加快;而Fe3O4、FeO、Fe粉末及其團(tuán)塊前段升溫較快,后段升溫較慢。氧化球團(tuán)和無(wú)煙煤也是良好的微波吸收體,并且無(wú)煙煤的升溫快于氧化球團(tuán)的升溫。在

3、不同微波功率、質(zhì)量和粒級(jí)條件下對(duì)氧化球團(tuán)和無(wú)煙煤進(jìn)行升溫性能研究,結(jié)果表明:當(dāng)功率為1.3KW、球團(tuán)質(zhì)量為160g、粒級(jí)為12～16mm時(shí)升溫速率最快,溫度升至1050℃的時(shí)間為42min;當(dāng)功率為1.3KW、無(wú)煙煤質(zhì)量為80g、混合粒級(jí)時(shí)升溫速率最快,溫度升至1080℃的時(shí)間為43min。
　　 研究了脈石成分在微波場(chǎng)中對(duì)Fe2O3團(tuán)塊或氧化球團(tuán)的升溫特性和還原過(guò)程的影響,結(jié)果表明:SiO2、Fe2O3在團(tuán)塊中吸收微波出現(xiàn)“疊

4、加效應(yīng)”,使升溫速率變快;氧化球團(tuán)中的脈石成分會(huì)引起局部的“熱應(yīng)力”,導(dǎo)致球團(tuán)內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,有利于還原氣體的擴(kuò)散。
　　 采用掃描電鏡分析了在微波作用下鐵及其氧化物的結(jié)構(gòu)性能變化,揭示了顆粒之間存在相互遷移、長(zhǎng)大的規(guī)律。在微波輸入功率為1.3KW條件下,Fe2O3團(tuán)塊溫度升高到1050℃時(shí),Fe2O3顆粒直徑從0.25μm長(zhǎng)大至1.2gμm;Fe3O4團(tuán)塊溫度升高到650℃時(shí),顆粒直徑從1μm長(zhǎng)大至7μm。微波作用后鐵及其氧化物